第四章受弯构件斜截面承载力

1、第五章 受弯构件的斜截面承载力 Shear Strength of Beam,4.1 概 述,受弯构件在荷载作用下，同时产生弯矩和剪力。在弯矩区段，产生正截面受弯破坏，而在剪力较大的区段，则会产生斜截面破坏。 斜截面承载力包括斜截面受剪承载力和截面受弯承载力，在实际工程设计中，斜截面受剪承载力通过计算配置腹筋来保证，而截面受弯承载力则通过构造措施来保证。,腹筋shear reinforcement的作用 箍筋stirrup： 提高斜截面受剪承载力； 与纵筋绑扎，形成钢筋骨架 便于施工； 防止纵筋过早压曲，约束核心混凝土。 弯起钢筋bent-up bar： 由纵筋弯起形成 承受较大的剪力。,弯起

2、钢筋应力集中，可能引起弯起处混凝土劈裂裂缝 梁侧边缘的钢筋不宜弯起 位于梁底的角筋不能弯起 弯起钢筋直径不宜过粗,箍筋直径通常为6或8mm，且不小于d/4；弯筋常用的弯起角度为45或60度，且不宜设置在梁截面的两侧；,剪力传递机制shear transfer mechanism,4.2斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态,4.2.1腹剪裂缝与弯剪裂缝 1、斜裂缝出现前后梁中受力状态的变化,斜裂缝出现前： 剪力由整个截面承担 支座附近截面a-a的钢筋应s与该截面的弯矩Ma成正比；,斜裂缝出现后，受剪面积减小， 受压区混凝土剪力增大(剪压区) 斜裂缝出现后，截面a-a 的钢筋应力s取决于临界斜裂缝顶

3、点截面b-b处的Mb，即与Mb成正比。,斜裂缝出现后，受剪面积减小， 受压区混凝土剪力增大(剪压区) 斜裂缝出现后，截面a-a 的钢筋应力s取决于临界斜裂缝顶点截面b-b处的Mb，即与Mb成正比。 因此，斜裂缝出现使支座附近的s与跨中截面的s相近，这对纵筋的锚固提出更高的要求。 梁由原来的梁传力机制变成拉 杆拱传力机制,Vc-未开裂混凝土抗剪能力 (2040)% Va-咬合力 (3050)% Vd-销栓力(1525)% 同时，销栓作用Vd使纵筋周围的混凝土产生撕裂裂缝，削弱混凝土对纵筋的锚固作用。,2. 斜裂缝的分类,采用增设腹筋的方法来阻止斜裂缝的扩展,4.2.2 剪跨比Shear span

4、 ratio,剪跨比,广义剪跨比,计算剪跨比,： 反映了梁截面上正应力与剪应力（或弯矩M与V） 的相对大小，影响梁的剪切破坏形态。 较大，说明（或M）较大 截面容易被拉坏； 较小，说明（或V）较大 截面容易被压坏。,在受弯构件的设计中， 要保证强剪弱弯！,对于集中荷载作用下的简支梁,集中荷载作用下的简支梁,对于均布荷载作用下的简支梁,4.2.3 斜截面受剪破坏的三种主要形态,1. 无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态 （1）斜压破坏(1) 剪跨比很小，竖向正压力大，拱作用明显。荷载主要通过拱作用传递到支座。 主压应力的方向沿支座与荷载作用点的连线。最后拱上混凝土在斜向压应力的作用下受压破坏。 受力模型

5、和破坏特征与轴心压力作用下的斜向短柱相同，取决于混凝土的抗压强度。 多发生在剪力大而弯矩小的区段，以及梁腹板很薄的T型截面或I型截面梁内。,（2）剪压破坏(13) 剪跨比较小，有一定拱作用 部分拱作用，部分斜拉传递，取决于混凝土的复合应力下（剪压）的强度。属脆性破坏。其破坏的特征通常是，在剪弯区段的受拉区边缘先出现一些垂直裂缝，它们沿竖向延伸一小段长度后，就斜向延伸形成一些斜裂缝，而后又产生一条贯穿的较宽的主要斜裂缝，称为临界斜裂缝，临界斜裂缝出现后迅速延伸，使斜截面剪压区的高度缩小，最后导致剪压区的混凝土破坏，使斜截面丧失承载力,（3）斜拉破坏(30.7ftbh0)。,同样 不是混凝土承担的

6、剪力，而是无腹筋梁承担的剪力。,公式中用ft而不是fc，主要是考虑高强混凝土受剪承载力计算安全。,截面形状对受剪承载力有影响，但是对于有腹筋梁的影响不大，所以用相同的公式。厚腹梁抗剪性能与矩形梁相似，但受剪承载力略高（翼缘作用），但提高有限，薄腹梁腹板中剪应力较大，剪跨段属斜压破坏，翼缘不能提供受剪承载力,3.0时，往往发生斜压和斜拉破坏，剪压破坏约为1.53.0。比较两式系数，发现集中荷载下独立梁的受剪承载力将下降,3)配有箍筋和弯起钢筋时梁的斜截面受剪承载力，其斜截面承载力设计表达式为：,s:弯起钢筋与梁纵轴线的夹角。一般450，当梁截面超过800mm时，通常去600。,公式中的0.8是对

7、弯起钢筋承载力的折减，主要是考虑弯起钢筋与斜裂缝相交时，有可能已接近受压区，钢筋强度在斜截面受剪破坏时不可能全部发挥作用。,1箍筋的最小含量（下限值）,4)计算公式的使用范围,为了避免发生斜拉破坏，规范规定，箍筋最小配筋率为,2截面最小尺寸（上限值）,4)计算公式的使用范围,当 4.0时，属于一般的梁，应满足,当 6.0时，属于薄腹梁，应满足,当4.0 0.7ftbh0一栏的规定 3、满足斜截面受剪承载力要求和构造要求,4.6.3 纵筋锚固,混凝土结构设计规范在通常的保护层厚度和相应的构造条件下，考虑钢筋的抗拉强度、外形系数和适当的可靠度，锚固长度按下式计算：,其中指锚固钢筋的外形系数，按表取

8、用。,锚固长度的修正： 当HRB335、HRB400和RRB400级钢筋直径大于25mm时，锚固长度应乘以修正系数1.1。 HRB335、HRB400和RRB400级涂环氧树脂钢筋，其锚固长度应乘以修正系数1.25。,钢筋在施工中易受扰动（如滑模施工），锚固长度应乘以修正系数1.1。 当HRB335、HRB400和RRB400级钢筋保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配置有箍筋时，锚固长度可乘以修正系数0.8。 经过上述修正，锚固长度不得小于计算锚固长度的0.7倍，且不应小于250mm，这是锚固长度的最低限值。,钢筋机械锚固的形式,(a)末端带135 弯钩,(b)末端与钢板穿孔塞焊,(c)末端与短钢

9、筋双面贴焊,锚固区箍筋要求 规范规定在受力钢筋锚固长度范围内箍筋的直径不小于0.25d（或0.25de），箍筋间距不大于10d，采用机械锚固措施时不应大于5d，在锚固长度范围内箍筋的数量不少于二个。,简支支座锚固要求 支座处有横向压应力，使粘结作用得到改善。因此支座处的锚固长度las可比基本锚固长度la减小。,钢筋在支座的锚固,对于板，一般剪力较小，通常满足V0.7ftbh0的条件。且连续板的中间支座一般无正弯矩，因此板的简支支座和中间支座下部纵向受力钢筋的锚固长度均取las5d。,光面钢筋末端应设置标准弯钩。当伸入支座的锚固长度不符合要求时，可在钢筋端部加焊锚固钢板或将钢筋焊接在梁端预埋件上

10、。,构造措施,见p116,4.6.4 钢筋的截断, 受弯构件的纵向钢筋由控制截面处最大弯矩计算确定的。 根据设计弯矩图的变化，可以在弯矩较小的区段将一部分纵筋截断。 但在正弯矩区段，弯矩图变化比较平缓，同时钢筋应力随弯矩变化产生的粘结应力，加上锚固钢筋所需要的粘结应力，因此锚固长度很长，通常已基本接近支座，截断钢筋意义不大。因此，一般不在跨中受拉区将钢筋截断。 对于连续梁、框架梁中间连续支座负弯矩区段的上部受拉钢筋，可根据弯矩图的变化分批将钢筋截断。 截断钢筋必须有足够的锚固长度，但这里的锚固与钢筋在支座或节点内的锚固受力情况不同，因为要考虑斜裂缝对钢筋应力的影响、弯剪共同作用的影响、弯矩图变

11、化情况的影响、以及无支座压力的影响。,延伸长度ld(development length) 钢筋截断点到计算最大负弯矩截面的距离。,V0.7ftbh0：当最大负弯矩较小时，钢筋可一次全部截断。, a点 为钢筋的充分利用点 b点 为全部钢筋的不需要点（理论断点） c点 为钢筋实际截断点 由于ab间还有一段弯矩变化区，实际截断点c到钢筋充分利用点a 的锚固长度（即延伸长度ld）要求比基本锚固长度la大。,延伸长度ld(development length) 钢筋截断点到计算最大负弯矩截面的距离。,V300mm，全长设置 h=(150300)mm，两端1/4设置，跨中1/2有集中荷载时，全长设置。 h0.7ftbh0时，箍筋配筋率不应小于0.24ft/fYV,例1 工作平台板，均布荷载设计值q=6kN/m2，C20混